ENEM 2014 — questão 46 de Física
Enunciado em texto
Christiaan Huygens, em 1656, criou o relógio de pêndulo. Nesse dispositivo, a pontualidade baseia-se na regularidade das pequenas oscilações do pêndulo. Para manter a precisão desse relógio, diversos problemas foram contornados. Por exemplo, a haste passou por ajustes até que, no início do século XX, houve uma inovação, que foi sua fabricação usando uma liga metálica que se comporta regularmente em um largo intervalo de temperaturas.
YODER, J. G. Unrolling Time: Christiaan Huygens and the mathematization of nature. Cambridge: Cambridge University Press, 2004 (adaptado).
Desprezando a presença de forças dissipativas e considerando a aceleração da gravidade constante, para que esse tipo de relógio realize corretamente a contagem do tempo, é necessário que o(a)
a) comprimento da haste seja mantido constante.
b) massa do corpo suspenso pela haste seja pequena.
c) material da haste possua alta condutividade térmica.
d) amplitude da oscilação seja constante a qualquer temperatura.
e) energia potencial gravitacional do corpo suspenso se mantenha constante.
(Enunciado: ENEM 2014, aplicação regular, Caderno 1 – Azul — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: do que depende o “tique-taque” do pêndulo, ou seja, o seu período.
Passo 1 — o período do pêndulo simples. Para pequenas oscilações, o período é
Ele depende só do comprimento L e da gravidade g. Com g constante (dado do enunciado), o relógio só marca o tempo certo se L não mudar.
Passo 2 — o papel da liga metálica. A haste esquenta e esfria com o ambiente; se ela dilatar, L aumenta e o período aumenta: o relógio atrasa. Por isso a inovação foi uma liga que quase não dilata numa larga faixa de temperaturas: ela mantém o comprimento constante.
Por que não as outras: (B) a massa não aparece na fórmula do período; (C) conduzir bem o calor não impede a dilatação, só faz a haste acompanhar mais depressa a temperatura; (D) nas pequenas oscilações o período não depende da amplitude (é o isocronismo que Huygens explorou); (E) a energia potencial do corpo varia o tempo todo durante a oscilação, trocando-se com a cinética.
⚠️ A armadilha: a alternativa D. A amplitude até diminui com o tempo num relógio real, mas isso não muda o período das pequenas oscilações. O que muda o período é o comprimento.
A ideia em uma frase: o período do pêndulo é 2π√(L/g): com g fixo, comprimento constante é relógio pontual.
Resposta: alternativa A (comprimento da haste constante).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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